(57)【要約】 【課題】  被測定対象物に対してレーザ光が所望とする位置に照射されているか、否かの確認機能を備え、かつ構造が簡便な光学測定装置を提供することを目的とする。【解決手段】  光学測定装置はレーザ光源２２、撮像部２９、集光部３５、ＣＰＵ３５、モニタ５５を主体として構成されるととももに、被測定対象物Ｗの角度を算出する測定モードと、レーザ光の照射位置調整を行うための照射位置調整モードが設定されている。集光部２５は被測定対象物Ｗで正反射した正反射光の光路内に定置される収束レンズ２６と、同光路内に出入り可能とされた可動レンズ２７とからなる。そして、照射位置調整モードが選択されたときには、可動レンズ２７が光路内に進入する。これにより、正反射光は撮像部２９の前方で焦点を結び、撮像面２９Ａには所定の大きさの光像が形成され、これがモニタ５５に表示される。従って、モニタ５５の画面を参照することでレーザ光が所望とする位置に照射されているか、否かを知ることが出来る。【選択図】  図２
2006017561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定対象物に光を照射しその反射光に基づいてこの被測定対象物の傾きを測定する光学測定装置であって、
平行光を出射する角度測定用投光手段と、
前記角度測定用投光手段からの光を被測定対象物に導くとともに、前記被測定対象物で反射した角度測定用正反射光を前記角度測定用投光手段とは異なる方向に分割する分割手段と、
角度測定用撮像手段と、
前記被測定対象物で反射し前記分割手段を通った前記角度測定用正反射光を前記角度測定用撮像手段の備える撮像面に集光させる集光手段と、
前記角度測定用撮像手段における前記角度測定用正反射光の集光位置に基づいて前記被測定対象物の角度を算出する演算手段と、
前記集光手段により前記角度測定用正反射光を前記撮像面上に集光させ前記被測定対象物の角度測定を行う測定モードと、前記被測定対象物に対する前記角度測定用投光手段からの光の照射位置が所望の位置となるように位置合せを行う照射位置調整モードの両モードの切り替えを行うための切替手段と、
前記切替手段により制御され、前記照射位置調整モードが選択されたときには前記角度測定用正反射光を集光させずに、或いは拡大させて前記撮像面に照射させる角度光拡大手段と、
この角度光拡大手段により拡大され前記撮像面上に形成される角度測定用正反射光の光像の画像データを出力する出力手段とを備えたことを特徴とする光学測定装置。
【請求項２】
被測定対象物に光を照射しその反射光に基づいてこの被測定対象物の距離を測定する光学測定装置であって、
前記被測定対象物に対して所定角度傾いた方向から光を照射可能である距離測定用投光手段と、
距離測定用撮像手段と、
前記被測定対象物で反射した距離測定用反射光を前記距離測定用撮像手段の備える撮像面に集光させる集光手段と、
前記距離測定用撮像手段における前記距離測定用反射光の集光位置に基づいて前記被測定対象物の距離を算出する演算手段と、
前記集光手段により前記距離測定用反射光を前記撮像面上に集光させ前記被測定対象物の距離測定を行う測定モードと、前記被測定対象物に対する前記距離測定用投光手段からの光の照射位置の位置が所望の位置となるように位置合わせを行う照射位置調整モードとに切り替え可能な切替手段と、
前記切替手段により制御され、前記照射位置調整モードが選択されたときには前記距離測定用反射光を集光させずに、或いは拡大させて前記撮像面に照射させる距離光拡大手段と、
この距離光拡大手段により拡大され前記撮像面上に形成される距離測定用反射光の光像の画像データを出力する出力手段とを備えたことを特徴とする光学測定装置。
【請求項３】
被測定対象物に光を照射しその反射光に基づいてこの被測定対象物の傾き並びに角度を測定する光学測定装置であって、
平行光を出射する角度測定用投光手段と、
角度測定用撮像手段と、
前記被測定対象物に対して所定角度傾いた方向から光を照射可能である距離測定用投光手段と、
距離測定用撮像手段と、
前記角度測定用投光手段からの光並びに前記距離測定用投光手段からの光を被測定対象物に導くとともに、前記被測定対象物で反射した角度測定用正反射光並びに前記距離測定用反射光を前記角度測定用投光手段並びに前記距離測定用投光手段とは異なる方向に分割する分割手段と、
前記被測定対象物で反射し前記分割手段を通った前記角度測定用正反射光を前記角度測定用撮像手段の備える撮像面に集光させる角度測定用集光手段と、
前記被測定対象物で反射し前記分割手段を通った前記距離測定用反射光を前記距離測定用撮像手段の備える撮像面に集光させる距離測定用集光手段と、
前記角度測定用撮像手段における前記角度測定用正反射光の集光位置に基づいて前記被測定対象物の角度を算出するとともに、前記角度測定用撮像手段における前記角度測定用正反射光の集光位置並びに前記距離測定用撮像手段における前記距離測定用反射光の集光位置に基づいて前記被測定対象物の距離を算出する演算手段と、
前記角度測定用集光手段により前記角度測定用正反射光を前記角度測定用撮像手段の撮像面上に集光させるとともに、前記距離測定用集光手段により前記距離測定用反射光を前記距離測定用撮像手段の撮像面上に集光させ前記被測定対象物の角度・距離測定を行う測定モードと、前記被測定対象物に対する前記角度測定用投光手段からの光の照射位置が所望の位置となるように位置合せを行う角度光照射位置調整モードと、前記被測定対象物に対する前記距離測定用投光手段からの光の照射位置が所望の位置となるように位置合せを行う距離光照射位置調整モードとに切り変え可能な切替手段と、
前記切替手段により制御され、前記角度光照射位置調整モードが選択されたときには前記角度測定用正反射光を集光させずに、或いは拡大させて前記角度測定用撮像手段の撮像面に照射させる角度光拡大手段と、
前記角度光拡大手段により拡大され前記撮像面上に形成される角度測定用正反射光の光像の画像データを出力する出力手段と、
前記切替手段により制御され、前記距離光照射位置調整モードが選択されたときには前記距離測定用反射光を集光させずに、或いは拡大させて前記距離測定用撮像手段の撮像面に照射させる距離光拡大手段とを備えてなり、
前記距離光拡大手段により拡大され前記撮像面上に形成される距離測定用反射光の光像の画像データを前記出力手段で出力することを特徴とする光学測定装置。
【請求項４】
前記角度測定用正反射光の光路と、前記距離測定用反射光の光路が併んだ状態に配置されたものにおいて、
前記角度光拡大手段と前記距離光拡大手段とは共用されており、しかも、その共用された拡大手段は両光路間にあって、両光路に対して移動可能とされていることを特徴とする請求項３記載の光学測定装置。
【請求項５】
前記被測定対象物を載置可能な支持部材を備えるとともに、この支持部材には前記被測定対象物を載置面に沿った水平方向に移動移動させる調整機構が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４に記載の光学測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被測定対象物の距離及び傾きを測定する光学測定装置として特許文献１のものが開示されている。
このものは三角測距の原理を用いて被測定対象物の距離及び傾きを測定するものであり、距離測定用光学系と傾き測定用光学系とを備えている。変位測定用光学系では、レンズにより収束された投光素子からの光を被測定対象物に対して斜めから投射し、反射光をレンズにより収束して撮像手段の撮像面に結像する構成とされており、その撮像面における結像位置により被測定対象物の距離を測定することができる。
また、傾き測定用光学系は、レンズにより平行光とされた投光素子からの光を被測定対象物に対して斜めから投射し、反射光をレンズにより収束して撮像手段の撮像面に結像する構成とされており、その撮像面における結像位置により被測定対象物の傾きを測定することができる。
【特許文献１】特開平８−２４０４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記構造によれば、被測定対象物に光を照射し、その反射光の基づいて被測定対象物の角度・距離の測定を行うが、例えば、被測定対象物の測定ポイントからレーザ光の照射位置が外れていると、正確な角度・距離測定を行うことが出来ない。この場合の対応策としては、例えば、専用の外部カメラを設置しておき、レーザ光の照射位置をモニタする方法が考えられる。しかし、外部カメラを用いるとその分コスト高となるし、配置スペースの確保という問題も生ずる。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、被測定対象物に対してレーザ光が所望とする位置に照射されているか、否かの確認機能を備えた光学測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、被測定対象物に光を照射しその反射光に基づいてこの被測定対象物の傾きを測定する光学測定装置であって、平行光を出射する角度測定用投光手段と、前記角度測定用投光手段からの光を被測定対象物に導くとともに、前記被測定対象物で反射した角度測定用正反射光を前記角度測定用投光手段とは異なる方向に分割する分割手段と、角度測定用撮像手段と、前記被測定対象物で反射し前記分割手段を通った前記角度測定用正反射光を前記角度測定用撮像手段の備える撮像面に集光させる集光手段と、前記角度測定用撮像手段における前記角度測定用正反射光の集光位置に基づいて前記被測定対象物の角度を算出する演算手段と、前記集光手段により前記角度測定用正反射光を前記撮像面上に集光させ前記被測定対象物の角度測定を行う測定モードと、前記被測定対象物に対する前記角度測定用投光手段からの光の照射位置が所望の位置となるように位置合せを行う照射位置調整モードの両モードの切り替えを行うための切替手段と、前記切替手段により制御され、前記照射位置調整モードが選択されたときには前記角度測定用正反射光を集光させずに、或いは拡大させて前記撮像面に照射させる角度光拡大手段と、この角度光拡大手段により拡大され前記撮像面上に形成される角度測定用正反射光の光像の画像データを出力する出力手段とを備えたところに特徴を有する。
【０００５】
請求項２の発明は、被測定対象物に光を照射しその反射光に基づいてこの被測定対象物の距離を測定する光学測定装置であって、前記被測定対象物に対して所定角度傾いた方向から光を照射可能である距離測定用投光手段と、距離測定用撮像手段と、前記被測定対象物で反射した距離測定用反射光を前記距離測定用撮像手段の備える撮像面に集光させる集光手段と、前記距離測定用撮像手段における前記距離測定用反射光の集光位置に基づいて前記被測定対象物の距離を算出する演算手段と、前記集光手段により前記距離測定用反射光を前記撮像面上に集光させ前記被測定対象物の距離測定を行う測定モードと、前記被測定対象物に対する前記距離測定用投光手段からの光の照射位置の位置が所望の位置となるように位置合わせを行う照射位置調整モードとに切り替え可能な切替手段と、前記切替手段により制御され、前記照射位置調整モードが選択されたときには前記距離測定用反射光を集光させずに、或いは拡大させて前記撮像面に照射させる距離光拡大手段と、この距離光拡大手段により拡大され前記撮像面上に形成される距離測定用反射光の光像の画像データを出力する出力手段とを備えたところに特徴を有する。
【０００６】
請求項３の発明は、被測定対象物に光を照射しその反射光に基づいてこの被測定対象物の傾き並びに角度を測定する光学測定装置であって、平行光を出射する角度測定用投光手段と、角度測定用撮像手段と、前記被測定対象物に対して所定角度傾いた方向から光を照射可能である距離測定用投光手段と、距離測定用撮像手段と、前記角度測定用投光手段からの光並びに前記距離測定用投光手段からの光を被測定対象物に導くとともに、前記被測定対象物で反射した角度測定用正反射光並びに前記距離測定用反射光を前記角度測定用投光手段並びに前記距離測定用投光手段とは異なる方向に分割する分割手段と、前記被測定対象物で反射し前記分割手段を通った前記角度測定用正反射光を前記角度測定用撮像手段の備える撮像面に集光させる角度測定用集光手段と、前記被測定対象物で反射し前記分割手段を通った前記距離測定用反射光を前記距離測定用撮像手段の備える撮像面に集光させる距離測定用集光手段と、前記角度測定用撮像手段における前記角度測定用正反射光の集光位置に基づいて前記被測定対象物の角度を算出するとともに、前記角度測定用撮像手段における前記角度測定用正反射光の集光位置並びに前記距離測定用撮像手段における前記距離測定用反射光の集光位置に基づいて前記被測定対象物の距離を算出する演算手段と、前記角度測定用集光手段により前記角度測定用正反射光を前記角度測定用撮像手段の撮像面上に集光させるとともに、前記距離測定用集光手段により前記距離測定用反射光を前記距離測定用撮像手段の撮像面上に集光させ前記被測定対象物の角度・距離測定を行う測定モードと、前記被測定対象物に対する前記角度測定用投光手段からの光の照射位置が所望の位置となるように位置合せを行う角度光照射位置調整モードと、前記被測定対象物に対する前記距離測定用投光手段からの光の照射位置が所望の位置となるように位置合せを行う距離光照射位置調整モードとに切り変え可能な切替手段と、前記切替手段により制御され、前記角度光照射位置調整モードが選択されたときには前記角度測定用正反射光を集光させずに、或いは拡大させて前記角度測定用撮像手段の撮像面に照射させる角度光拡大手段と、前記角度光拡大手段により拡大され前記撮像面上に形成される角度測定用正反射光の光像の画像データを出力する出力手段と、前記切替手段により制御され、前記距離光照射位置調整モードが選択されたときには前記距離測定用反射光を集光させずに、或いは拡大させて前記距離測定用撮像手段の撮像面に照射させる距離光拡大手段とを備えてなり、前記距離光拡大手段により拡大され前記撮像面上に形成される距離測定用反射光の光像の画像データを前記出力手段で出力するところに特徴を有する。
【０００７】
請求項４の発明は、請求項３に記載のものにおいて、前記角度測定用正反射光の光路と、前記距離測定用反射光の光路が併んだ状態に配置されたものにおいて、前記角度光拡大手段と前記距離光拡大手段とは共用されており、しかも、その共用された拡大手段は両光路間にあって、両光路に対して移動可能とされているところに特徴を有する。
【０００８】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４に記載のものにおいて、前記被測定対象物を載置可能な支持部材を備えるとともに、この支持部材には前記被測定対象物を載置面に沿った水平方向に移動移動させる調整機構が設けられているところに特徴を有する。
【発明の効果】
【０００９】
＜請求項１の発明＞
請求項１の発明によれば、照射位置調整モードが選択されると、角度光拡大手段が角度測定用正反射光を集光させずに、或いは拡大させて前記撮像面に照射させる。これにより、撮像面上にはレーザ光が同撮像面上において焦点を結ぶ場合に比較して大きな光像が形成され、これが出力手段によって表示される。従って、測定者は出力手段の画面を参照することで正反射光が被測定対象物の所望の位置に照射されているか、否かを知ることが出来る。
【００１０】
＜請求項２の発明＞
請求項２の発明によれば、照射位置調整モードが選択されると、距離光拡大手段が距離測定用反射光を集光させずに、或いは拡大させて撮像面に照射させる。これにより、撮像面上にはレーザ光が同撮像面上において焦点を結ぶ場合に比較して大きな光像が形成され、これが出力手段によって表示される。従って、測定者は出力手段の画面を参照することで反射光が被測定対象物の所望の位置に照射されているか、否かを知ることが出来る。
【００１１】
＜請求項３の発明＞
請求項３の発明によれば、被測定対象物の角度・距離の双方を測定できるから使用性に優れ、また照射位置調整機能を備えているから測定精度も高くなる。
【００１２】
＜請求項４の発明＞
請求項４の発明によれば、角度光拡大手段と距離光拡大手段は共用されているから部品点数が削減出来る。また、共用化された拡大手段は角度光・距離光の光路間にあって、両光路にを移動するようになっている。このような構成であれば拡大手段の移動ストロークが少なくて済む。
【００１３】
＜請求項５の発明＞
請求項５の発明によれば、レーザ光の照射位置を調整するには、支持部材の調整機構を作動させればよい。これにより被測定対象物が載置面に沿って移動してレーザ光が被測定対象物の所望の位置に照射される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図４によって説明する。本光学測定装置には、被測定対象物Ｗに対するレーザ光の照射位置の調整を行う照射位置調整モードと、被測定対象物Ｗの角度測定を行う測定モードとが設定されており、これらモードを操作パネル５６に対するキー操作によって選択出来るようになっている。以下、光学測定装置の全体構成について説明し、その後、各モードについて説明する。
【００１５】
（１）光学測定装置
図１に示す２１はレーザ駆動回路、２２はレーザ光源（本発明の角度測定用投光手段に相当）であって、その前方にコリメータレンズ２３とビームスプリッタ（本発明の分割手段に相当）２４が配されている。レーザ駆動回路はＣＰＵ（本発明の演算手段並びに切換手段に相当）３５からの投光信号Ｓａに基づいて動作し、これによりレーザ光源２２からレーザ光が出射される。また、コリメータレンズ２３はレーザ光源２２からの光を平行光とし、この平行光がビームスプリッタ２４でほぼ直角に反射して被測定対象物Ｗに照射され、同被測定対象物の表面で正反射する。
【００１６】
そして、角度測定用正反射（以下、単に正反射光とする）の光路前方には集光用の収束レンズ（本発明の集光手段に相当する）２６並びに、角度測定用の撮像部（本発明の角度測定用撮像手段に相当する）２９が設けられている。撮像部２９は２次元ＣＣＤからなる撮像面２９Ａを備えており、同撮像部２９からは正反射光の光量に応じたディジタル信号列からなる出力信号ＳｄがＣＰＵ３５に出力される。
収束レンズ２６は撮像面２９Ａから丁度焦点距離分だけ離れた位置に配置されている。そのため、次述する可動レンズ２７が光路外にあるとき（図１の状態）には、正反射光が撮像面２９Ａで結像する。
【００１７】
また、正反射光の光路沿いであって、収束レンズ２６と撮像部２９との間には光像拡大用の可動レンズ（本発明の角度光拡大手段に相当する）２７が配されている。可動レンズ２７はレンズ駆動部２８を備えている。レンズ駆動部２８は例えば、光路に直交する方向に進退可能とされたスライダから構成され、キー操作によって照射位置調整モードが選択されたときには可動レンズ２７を光路内に進入させる一方（図２参照）、測定モードが選択されたときには可動レンズ２７を光路外へ退避させる（図１参照）。
【００１８】
また、図１に示す５１は被測定対象物Ｗが載置される支持台（本発明の支持部材に相当する）である。この支持台５１は調整ステージ（詳細は図示せず）となっており、被測定対象物Ｗを載置面５１Ａに沿った水平方向（図３に示すＸ軸方向並びにＹ軸方向）に位置調節することが可能となっている。
【００１９】
そして、ＣＰＵ３５にはモニタ（本発明の出力手段に相当）５５が接続されており、そこには撮像面２９Ａ上に形成される正反射光の光像が表示されるようになっている。
【００２０】
（２）照射位置調整モード
キー操作によって調整モードが選択されると、レンズ駆動部２８にはＣＰＵ３５から駆動信号Ｓｒが送られる。これによりレンズ駆動部２８が駆動されて、可動レンズ２７は図２に示すように、正反射光の光路内に進入する。これにより、光路内には収束レンズ２６並びに可動レンズ２７の両レンズが並んだ状態に置かれる。
【００２１】
両レンズ２６、２７が並んだ状態にあっては、両レンズ２６、２７全体の焦点距離は収束レンズ２６単体の場合の焦点距離よりも短くなり、正反射光が撮像面２９Ａよりも前側（図２における下側）で結像する。そのため、撮像面２９Ａ上には正反射光が撮像面２９Ａで焦点を結ぶ場合の光像に比べて大きな（拡大機能）光像が形成される。
【００２２】
尚、可動レンズ２７は、撮像面２９Ａに形成された光像が以下の条件を満たすようにその配置が決められている。すなわち、撮像面２９Ａに形成された光像の径が被測定対象物Ｗに照射されたレーザ光の光芒の径（図２におけるｄ寸法）より大きく、しかも、当該光像がモニタ５５で表示されたときに、その画像から測定者が被測定対象物Ｗに対するレーザ光の照射位置を目視可能となることである。
【００２３】
その後、撮像面２９Ａからは正反射光の光量に応じた大きさの出力信号ＳｄがＣＰＵ３５に対して送られる。一方、ＣＰＵ３５には所定の基準値Ｒ１が設定されており、出力信号Ｓｄのうち信号の大きさが基準値Ｒ１以上である出力信号の画素のみをサンプル画素として抽出する。
【００２４】
そして、抽出されたサンプル画素に基づいて正反射光の画像データが生成され、これより被測定対象物Ｗに対するレーザ光の照射位置を確認することが出来る。より具体的に説明すると、図３に示すように測定対象物Ｗの中央部分には横長の基準孔４１が設けられており、被測定対象物Ｗのほぼ中央部分にレーザ光が照射されている場合には、モニタ５５には図４の（Ａ）に示すように、円形をなす光像の中央部分に基準孔４１が位置する画像が現れる。そのため、測定者はモニタ５５の表示から被測定対象物Ｗのほぼ中央部分にレーザ光が照射された状態にあることを視てとることが出来る。
尚、撮像面２９Ａ上にこのような光像が形成されるのは、被測定対象物Ｗの表面においてレーザ光は反射されるのに対して、基準孔４１ではレーザ光が透過するためである。
【００２５】
一方、被測定対象物Ｗに対するレーザ光の照射位置が上方向に位置ずれしている場合には図４に示す（Ｂ）のように基準孔４１が円形の光像の上部側に位置ずれた画像が表れ、左方向に位置ずれしている場合には図４に示す（Ｃ）のように基準孔４１が円形の光像の左側に位置ずれした画像が表れる。
【００２６】
これにより、測定者は被測定対象物Ｗに対するレーザ光の照射位置が上下方向或いは、左右方向に位置ずれした状態にあることを認識することが出来る。この場合に、測定者はモニタ５５の画面を参照しつつ手動にて支持台５１のステージ調整を行うことで、被測定対象物Ｗ上の所望の位置（例えば、中央の位置）にレーザ光を照射することが可能となる。
【００２７】
（３）測定モード
キー操作によって測定モードが選択されると、レンズ駆動部２８にはＣＰＵ３５から退避信号Ｓｒが送られる。これにより、可動レンズ２７が図１に示すように、レーザ光の光路外に退避される。その後、ＣＰＵ３５からの投光信号Ｓａを受けてレーザ光源２２からレーザ光が出射される。出射されたレーザ光はコリメータレンズ２３により平行光とされ、被測定対象物Ｗで正反射する。そして、被測定対象物Ｗで正反射したレーザ光は収束レンズ２６によって収束光とされ、撮像面２９Ａに結像（集光）する。
その後、先に述べた照射位置調整モードの場合と同様に、撮像面２９Ａからは正反射光の光量に応じた大きさの出力信号ＳｄがＣＰＵ３５に対して送られる。一方、ＣＰＵ３５には所定の基準値Ｒ２が設定されており、出力信号Ｓｄのうち信号の大きさが基準値Ｒ２以上である出力信号の画素のみをサンプル画素として抽出する。
【００２８】
そして、抽出されたサンプル画素に基づいて集光スポットの中心位置が、以下の面積重心位置に従って算出され、その後、算出された中心位置に基づいて被測定対象物Ｗの傾きθが算出されるようになっている。
＜面積重心位置＞
面積重心位置＝{Σ（ＭＩ）／ΣＭ}
Ｉ：撮像手段の撮像面上において、照射領域内の各画素の位置ベクトル
Ｍ：各画素のうちサンプル画素は１、そうでない画素は０
【００２９】
「傾きθの算出」
周知のオートコリメーション法を用いて傾き算定を行う。すなわち、出力信号Ｓｄから算出された集光スポットの中心位置と、撮像面における基準位置（例えば、撮像面の中央位置）との位置関係に基づいて傾きの方向並びに傾き角を算出する。
【００３０】
尚、ＣＰＵ３５にはＲ１、Ｒ２の二つの基準値が設定されているが、基準値Ｒ２のほうが基準値Ｒ１に比べて大きな値に設定されている。というのも、基準値Ｒ２は、角度測定においてレーザ光の集光スポットを算出するのに使用されるから、画素としては光量の大きなもののみをサンプリングしてやればよく、基準値Ｒ２は高い値に設定される。一方、レーザ光の照射位置を確認する際には光像全体の画素が必要となるため光量の小さなものもサンプリングする必要がある。そのため、基準値Ｒ２の方が基準値Ｒ１に比べて大きな値になっている。
【００３１】
次に、本実施形態の作用効果について具体的に説明する。
被測定対象物Ｗの傾きを測定するには、まず、被測定対象物Ｗに対するレーザ光の照射位置の位置調整を行う。それには、キー操作によって照射位置調整モードを選択する。これにより、レンズ駆動部２８にはＣＰＵ３５から駆動信号Ｓｒが送られ、図２に示すように可動レンズ２７が正反射光の光路内に進入する。これに続いて、レーザ光源２２からはレーザ光が出射される。レーザ光は被測定対象物Ｗで正反射するとともに、その正反射光は撮像面２９Ａの前方位置で焦点を結ぶ。
【００３２】
撮像面２９Ａには所定の大きさの光像が形成されるとともに、これがモニタ５５に表示される。そのため、測定者は被測定対象物Ｗの所望の位置にレーザ光が照射されてない場合には、表示された画像を参照しつつ支持台５１の調整ステージを手動によって調整操作してやる。これにより、被測定対象物Ｗは水平方向（図３におけるＸＹ軸方向）に移動されるから、レーザ光が被測定対象物Ｗ上の所望の位置に照射されることとなる。
【００３３】
レーザ光の照射位置の位置調整が完了したら今度は、キー操作によって測定モードを選択してやる。これにより、レンズ駆動部２８にはＣＰＵ３５から退避信号Ｓｒが送られ、図１に示すように可動レンズ２７が正反射光の光路外に退避する。その後、ＣＰＵ３５からの投光信号Ｓａを受けてレーザ光源２２からレーザ光が出射されると、被測定対象物Ｗで正反射した正反射光は、今度は撮像面２９Ａ上で焦点を結ぶ。
【００３４】
撮像面２９Ａからは光量に応じた大きさの出力信号ＳｄがＣＰＵ３５に対して出力される。そして、ＣＰＵ３５では出力信号Ｓｄに基づいて、集光スポットの中心位置が算出され、更に、算出された中心位置に基づいて被測定対象物の傾きθが算出される。
【００３５】
このように、本実施形態によれば、光学測定装置には調整モードと測定モードが設けられており、被測定対象物Ｗの角度測定を行うに先立って所望の位置、すなわち被測定対象物Ｗの中央部分にレーザ光が照射されるように調整出来る。
そのため、例えば被測定対象物Ｗの誤った位置にレーザ光が照射された状態のまま測定を行ってしまうといった事態が未然に回避される。従って、角度測定に対する信頼性が高まる。加えて、両モード間の切換は可動レンズ２７の進退によって行われ、これ以外に専用部品を必要としない。従って、部品点数が著しく増加することがなく（構造が簡便で、コスト高を抑制出来る）、また、設置スペースの点においても有効である。
【００３６】
尚、本実施形態では収束レンズ２６を光路内に定置する設定としたが、例えば、収束レンズ２６そのものが光路内を出入りする構成、すなわち焦点調整測定モードの際に、収束レンズ２６を光路外に退避させるものであっても、撮像面２９Ａに正反射光の光像を形成することが可能である。ただし、この場合には撮像面２９Ａには平行光の光像がそのまま現れるから光像の大きさを所望の大きさに拡大することが出来ない。しかし、本実施形態のように複数枚のレンズを組み合わせるものであればレンズの配置・選択により、光像を自由に拡大できる。
【００３７】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図５ないし図７よって説明する。
実施形態２は実施形態１の光学測定装置に対してレーザ光の照射位置のオート調整機能を追加するとともに、これをパソコン等のハードディスク装置に備えられる金属製の支持アーム６０を加工する際に使用するものである。
【００３８】
支持アーム６０は図６、図７に示すように平板状をなす板材を、への字状に屈曲させることで成形されるとともに、基端部６１から先端部６２に向かって徐々に横幅寸法が狭くなっている。支持アーム６０の前端部分には光磁気ヘッド（図示せず）が装着されるヘッド部６３が設けられている。ヘッド部６３はスリット６５に囲まれた部分を繋ぎ部６４を中心として基端部６１と平行となるように曲げ起こしてなる。
【００３９】
ヘッド部６３の曲げはレーザフォーミング加工によってなされるが、この際にヘッド部６３に光学測定装置の角度測定用レーザ光が照射されるようになっている。このような構成とすることでヘッド部６３の曲げ角度の測定を行いつつ、ヘッド部６３における繋ぎ部（折り曲げ部）６４の曲げ加工を行うことが出来るから、ヘッド部６３を所望の曲げ角度に成形出来る。
尚、ヘッド部６３には実施形態１における基準孔が形成されていないが、接着剤（例えば、ポリイミド樹脂）６６或いは、スリット６２の縁６５Ａが基準孔として機能するようになっている。
【００４０】
次に、オート調整機能について説明すると、支持台５１には電動モータからなる駆動部５８が備えられており、手動でのステージ調整の他にＣＰＵ３５からの制御信号を受けて電動でステージ調整可能な構成とされている。
また、ＣＰＵ３５にはメモリ５９が付設されており、そこには、手動によって位置合わせされたレーザ光の照射位置データ（基準位置からレーザ光の照射中心までの距離）が基準距離として記憶されるようになっている。
そして、ＣＰＵ３５は照射位置調整モードが選択されると、撮像部２９からの出力信号Ｓｄに基づいて基準位置からレーザ光の照射中心までの距離を算出するとともに、算出された距離と記憶された基準距離との比較を行う（距離判定）。      
【００４１】
そして、算出された距離が基準距離より大きい場合には、駆動部５８に対して制御信号を送るようになっている。これにより、レーザ光の照射中心が基準位置から所定の範囲内に収まるように、支持台５１のステージの調整がなされる。
このような構成であれば、一度、手動によってレーザ光の照射位置調整を行えば、それ以降に照射位置調整モードが選択されると、ＣＰＵ３５が距離判定を行い、レーザ光の照射位置が所望の位置となるようにステージ調整を自動的に行うから、手動によるステージ調整を必要とせず使用性に優れる。
【００４２】
＜実施形態３＞
本発明の実施形態３を図８、図９を参照して説明する。
実施形態１では角度光拡大手段を可動レンズ２７により構成したが、実施形態３では可動レンズ２７に変えて４枚のミラー９１、９３Ａ、９３Ｂ、９５により構成している。また、実施形態１では正反射光を撮像面２９Ａの前方で結像させることで撮像面２９Ａに所定の大きさの光像を形成したが実施形態３では正反射光を平行光のまま撮像面２９Ａに入光させて光像を形成するようにしている。
尚、正反射光を平行光のまま撮像面２９Ａに入光させることが、本発明の「角度測定用正反射光を集光させずに前記撮像面に照射させる」に相当する。
【００４３】
図８、図９に示すように、正反射光の光路沿いであって、収束レンズ２６の前後両側には可動ミラー９１、９５が設けられている。この可動ミラー９１、９５はヒンジ９１Ａ、９５Ａを中心として回動可能とされるとともに図示しないミラー駆動手段を備えており、正反射光の光路上に進入する進入姿勢（図９に示す姿勢であって、光路内おいて反射面を斜めに向けた姿勢）と光路外に退避する退避姿勢（図８に示す姿勢であって、反射面が正反射光の光路と平行となる姿勢）との間を回動変位するようになっている。
また、両可動ミラー９１、９５の右側方にはそれぞれ固定ミラー９３Ａ、９３Ｂが設けられている。これら固定ミラー９３Ａ、９３Ｂは向かい合うように配置されている。
【００４４】
測定モードが選択されると、ＣＰＵ３５はミラー駆動手段に対して退避用の制御信号を送る。これにより、両可動ミラー９１、９５はヒンジ９１Ａ、９５Ａを中心に回動して退避姿勢をとる。そのため、レーザ光源２２からレーザ光が出射されると、被測定対象物Ｗで反射した正反射光は収束レンズ２６により収束光とされて撮像面２９Ａで結像する。
一方、照射位置調整モードが選択されると、ＣＰＵ３５はミラー駆動手段に対して進入用の制御信号を送る。これにより、可動ミラー９１、９５はヒンジ９１Ａ、９５Ａを中心に回動して図９に示す進入姿勢をとって、光路を遮る。そのため、レーザ光源２２から出射され、その後被測定対象物Ｗで反射した正反射光は可動ミラー９１、固定ミラー９３Ａ、固定ミラー９３Ｂ、可動ミラー９５の経路をとって平行光のまま撮像面２９Ａに入光する。これにより、撮像面２９Ａには所定の大きさの光像が形成され、これがモニタ５５に出力される。
＜実施形態４＞
本発明の実施形態４を図１０を参照して説明する。
実施形態１では被測定対象物の角度のみを測定するものであったが、実施形態３では角度に加えて距離の測定を行うことが出来るようになっている。その他の構成については実施形態１と同一である。
【００４５】
図１０に示す７１は距離測定用レーザ駆動回路、７２は距離測定用レーザ光源（本発明の距離測定用投光手段に相当）であって、その前方に収束レンズ（コリメータレンズ）７３と反射ミラー７４が配されている。距離測定用レーザ光源７２、反射ミラー７４はレーザ光がビームスプリッタ２４の入射面に対して斜めに入射させるように配置されている。
【００４６】
そのため、距離測定用レーザ光源７２からレーザ光が出射されると、出射されたレーザ光はコリメータレンズ７３によって略平行光（若干の収束光を含む）とされた後、ミラー７４、ビームスプリッタ２４で反射し、その後、被測定対象物に対して斜めに照射される。また、被測定対象物Ｗに照射された距離測定用レーザ光のスポット径は角度測定用レーザ光より小さくされており、かつ、角度測定用レーザ光の照射範囲内に照射されるようになっている。
【００４７】
被測定対象物Ｗの表面で正反射光した距離測定用反射光は、ビームスプリッタ２４を透過したのち収束レンズ２６によって収束されつつ、ビームスプリッタ７６、反射ミラー７８で反射し、その後、距離測定用撮像部（本発明の距離測定用撮像手段に相当）７９の撮像面７９Ａ上に集光されるようになっている。
【００４８】
「距離測定」
距離測定では、実施形態１と同様の手順で各集光スポットの中心を算出するとともに、被測定対象物の傾き算出する。そして、算出された被測定対象物Ｗの傾きθに基づいて、集光スポット（距離測定用）の中心位置の補正を行ない、その後、集光スポットの中心位置と基準位置（例えば、撮像面の中央位置）との位置関係より被測定対象物Ｗの基準位置からの距離ｄを算出することが出来る。
【００４９】
実施形態４では実施形態１と同様に、測定モードと照射位置調整モードが設定されており、キー操作によってモードの切換を行うことが出来るようになっている。そのため、実施形態１の手順に従って、モニタ５５を参照しつつ支持台５１の調整を行うことでレーザ光が被測定対象物Ｗの所望の位置に照射される。
尚、実施形態４において、照射位置調整モードには更に、角度光照射位置調整モードと距離光照射位置調整モードが設けられており、角度光に加えて距離光の照射位置も調整することが出来るようになっている。
【００５０】
また、これら照射位置調整モードの際には焦点位置変更用の可動レンズ７７が必要となる。この場合に、可動レンズ７７を角度測定用・距離測定用にそれぞれ個別に設けてもよいが、本実施形態では部品点数を削減するため、可動レンズの共用化を図っている。
より具体的に説明すると、角度測定用正反射光の撮像面２９Ａに至る光路並びに距離測定用反射光の撮像面７９Ａに至る光路はいずれも図８の上下方向に沿うものとなっており、両光路が並んだ状態にある。そして、可動レンズ７７は両光路間に配置されており、常には両光路より退避した状態にあるが、ＣＰＵ３５からの制御信号に基づいてレンズ駆動部２８が駆動されることで可動レンズ７７が左右いずれもの方向へも進退する構成とされている。
以上のことから、可動レンズ７７が角度測定用正反射光の光路並びに距離測定用正反射光の光路に対して選択的に出入り可能となり、可動レンズ７７を角度測定並びに距離測定に共通使用出来る。また、このような構成であれば、可動レンズ７７の移動ストロークも少なくて済む。
【００５１】
＜実施形態５＞
実施形態５は実施形態４に対してコリメータレンズの配置位置を変更したものである。実施形態４では角度測定用レーザ光源２２とビームスプリッタ２４との間、並びに距離測定用レーザ光源７２とビームスプリッタ２４との間にそれぞれコリメータレンズ２３、７４を個別に設けたが、実施形態５では図１１に示すようにビームスプリッタ２４と被測定対象物Ｗとの間にコリメータレンズ８１を配置しており、角度測定用並びに距離測定用の両レーザ光を同コリメータレンズ８１によって平行光に変えている。
また、このコリメータレンズ８１は収束レンズとしても機能するから、実施形態４における収束レンズ２６は廃止されている。その他の構成については実施形態４と同様である。
【００５２】
＜実施形態６＞
次に、本発明の実施形態６を図１２を参照して説明する。実施形態５では、距離測定用レーザ光を反射ミラー７４、ビームスプリッタ２４に反射させて被測定対象物Ｗに照射したが、実施形態６では距離測定用レーザ光を収束レンズ（コリメータレンズ）８５を介して略平行光に変えた後、これを被測定対象物Ｗに直接入光させている。また、距離測定用反射光はミラー８７、８８によって反射された後に、撮像面７９Ａに直接入光されるようになっており、反射光がビームスプリッタ等を透過しないようになっている。このように、距離測定用レーザー光源７２から距離測定用撮像部７９に至るまでの間での反射回数を少なくするとともに反射光がビームスプリッタを透過しない構成とすることで光の減衰が最低限に押さえられる。
尚、距離測定用反射光はミラー８７、８８は反射光を撮像部７９に入光させることが可能なものであれば、複数枚で構成する必要はなく１枚であってもよい。      
【００５３】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００５４】
（１）実施形態１では、測定モードの際に可動レンズを光路外に退避させておき、照射位置調整モードの際に可動レンズを光路内に進入させたが、両モード間で光学系全体の焦点距離が変化するような構成であればよく、例えば、測定モードの際に可動レンズを光路内に進入させておき、照射位置調整モードにおいて可動レンズを光路外に退避させるものでもよい。
【００５５】
（２）実施形態１では、角度光拡大手段を可動レンズ２７により構成したが、撮像面２９Ａ上の正反射光の光像を拡大させるものであればよく、例えば、収束レンズを２６を光路に沿った方向（図１における上下方向）に移動可能な構成としてもよい。このような構成であれば焦点位置が撮像面２９Ａからずれるから同撮像面２９Ａ上の光像を拡大出来る。
【００５６】
（３）実施形態１では可動レンズ２７に収束レンズを使用したが、撮像面２９Ａ上の正反射光の光像を拡大させるものであればよく、例えば、可動レンズ２７に発散レンズを使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施形態１における光学装置全体の構成を示すブロック図
【図２】照射位置調整モードが選択された状態を示すブロック図
【図３】被測定対象物の斜視図
【図４】モニタに表示される光像を示す図
【図５】実施形態２における光学装置全体の構成を示すブロック図
【図６】支持アームの平面図
【図７】支持アームの断面図
【図８】実施形態３における光学装置全体の構成を示すブロック図
【図９】正反射光が収束レンズを迂回する状態を示す図
【図１０】実施形態４における光学装置全体の構成を示すブロック図
【図１１】実施形態５における光学装置全体の構成を示すブロック図
【図１２】実施形態６における光学装置全体の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００５８】
２２…レーザ光源
２５…集光部
２６…収束レンズ
２７…可動レンズ
２９…撮像部
３５…ＣＰＵ
Ｗ…被測定対象物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006017561.tif 000009
【図８】
2006017561.tif 000010
【図９】
2006017561.tif 000011
【図１０】
2006017561.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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